چرم های مربع شکل

از نظر سازندگان کفش همواره استفاده از چرم طبیعی با مواد  مصنوعی تفاوت های بسیار زیادی داشته است. چرم از پوست حیوانات ساخته و محصول جانبی صنعت گوشت محسوب می شود، ضمن آنکه چرم یک منبع تجدید پذیر در طبیعت نیز محسوب می شود.

اگر پوست ها تبدیل به چرم نشوند، باید دفن شوند و موارد استفاده از آنها بسیار محدود است.

از سوی دیگر مواد مصنوعی بر پایه نفت بوده و محصول صنایع شیمیایی و ساخته دست بشر هستند. این صنایع از سوخت های فسیلی استفاده می کنند که قطعا جزو منابع تجدیدپذیر نیستند. همچنین بر خلاف ادعای تولید کنندگان چرم مصنوعی مبنی بر آنکه این محصولات مشابه چرم طبیعی است، باید اذعان کرد این محصولات کاملا با چرم متفاوت هستند.

از سوی دیگر علاقه مندان محیط زیست با مساله ای غامض روبه رو هستند، آیا باید کفش های ساخته شده از چرم را بخرند که در عین حال که یک ماده طبیعی است اما لازمه آن کشتار حیوانات است و کنار آمدن با این مساله برای این افراد کار آسانی نیست یا باید از کفش های ساخته شده از مواد پلاستیکی مصنوعی استفاده کنند که منابع آنها مواد خام و منابع انرژی ارزشمند غیر تجدیدپذیر است.

برای حل این مشکل باید به فکر منبع جدیدی بود که در عین آنکه مشابه چرم است اما منشأ أن نه مزرعه بلکه آزمایشگاه است.

چرم طبیعی

به ساده ترین حالت می توان گفت پوست حیوانات از زنجیره کلاژن، آب، کراتین و انواع پروتئین ساخته شده است. مقاومت پوست ناشی از ساختار الیاف کلاژنی است که توسط مولکول های آزاد آب روی هم می لغزند تا انعطاف پذیری لازم برای حرکت آزادانه حیوان فراهم شود.

علاوه بر آن پیوندهای آب بخشی از ساختار پروتئینی را تشکیل می دهند. اگر این پیوندها با خشک کردن زیاد پوست از بین بروند، به دلیل ایجاد پیوندهای عرضی زنجیره کلاژنی، پوست شروع به سخت شدن می کند.

دباغی شامل جایگزین کردن این پیوندهای آبی با عوامل دباغی برای ایجاد انعطاف پذیری لازم و حفظ کیفیت های فیزیکی و در عین حال محافظت پوست است. در طی دباغی مواد ناخواسته حذف شده و با موادی جایگزین می شود که از ایجاد پیوند بین رنجیره کلاژن جلوگیری کند و ساختار چرم نرم و انعطاف پذیر باقی بماند.

تولید زیستی

شرکت Modern Meadow که در سال ۲۰۱۱ کار خود را شروع کرده است، در ماه اکتبر ماده ای را به عنوان «مواد چرمی با تولید زیستی» که Zoa نامیده می شود، عرضه کرده  است که یک ماده انقلابی جایگزین چرم طبیعی محسوب می شود.

آنها مدعی هستند مدل اولیه مواد با سرمایه بیش از ۵۰ میلیون دلار با موفقیت ساخته شده و امکان ایجاد یک آزمایشگاه جدید و بزرگتر با افزایش ۶۰ کارمند برای تولید فراهم شده است.

دستکاری DNA هسته مرکزی فرآیندی است که Modern Meadow برای تولید Zoa انجام داده است.

DNA مولکولی است که با ساختار خود عملکرد یک ارگانیزم را کنترل می کند (همان گونه که کدهای نرم افزاری تعیین می کند که یک برنامه کامپیوتری چگونه کار کند).

شرکت Modern Meadow یک زوج DNA را می برد و با یک زوج جدید DNA جایگزین می کند. توالی داده ها، اطلاعات در دسترس برای ساخت یک ارگانیزم را تعیین می کند (مشابه روشی که در آن حروف الفبا با نظم خاصی کنار هم قرار می گیرند تا کلمه و جمله به وجود آید).

این DNA می تواند اصلاح شود و کلاژنهای مورد نظر را به مقدار مورد نیاز تولید کند. اما DNA اولیه از کجا می آید؟

تا دو سال پیش Modern Meadow از بافت های مهندسی شده برای تولید کلاژن در مقیاس آزمایشگاهی استفاده می کرد ولی امروزه از یک فرآیند تولید زیستی اختصاصی استفاده می کند که قادر است کلاژن های غیر حیوانی نو ترکیب تولید کند که ادعا می شود می تواند رقیب کلاژن های موجود در بازار باشد.

در این تکنولوژی از آخرین نسخه ابزارهای ویرایش DNA برای مهندسی کلاژن های تخصصی استفاده میشود تا سلول های مخمری ایجاد شود. این سلول ها برای تولید کلاژن های مورد نظر و به مقدار مورد نیاز بهینه می شوند.

DNA جدید درون سلول ها گذاشته و تکثیر می شود. سلول پایه و اساس ساخت بلوکهای موجودات زنده هستند و این سلول ها با مواد مغذی تغذیه می شوند و این مواد مغذی تبدیل به انرژی می شود و به سرعت سلول ها تکثیر شده و از دهها سلول به بیلیونها سلول تبدیل می شود.

این سلولها کلاژن و سایر پروتئین های ضروری برای تولید چرم را به وجود می آورند. گروههای کلاژن با یکدیگر مولکول کلاژن مارپیچی سه گانه تشکیل می دهند. سپس ساختار مارپیچی سه گانه کلاژن شبکه ای از الیاف نانو به وجود می آورند که با یکدیگر پیوسته و دسته های الیاف را تشکیل می دهند و در نهایت دسته های الیاف با یکدیگر ساختار ماده اصلی را خلق می کنند.

روی این ساختارهای پروتئینی فرآیندهای دیگری صورت می گیرد تا محصول نهایی که به ساده ترین شکل دباغی و تکمیل شده است، به وجود آید. از آنجا که این ماده از حیوانی گرفته نشده است، بنابراین نیازی به عملیات آهک دهی به منظور حذف مو، لشزنی برای جدا کردن بافتهای ناخواسته، آهک زدایی، چربی گیری و تهیه اشبالت وجود ندارد، چرا که این مواد یکنواخت و کاملا مسطح هستند.

پیشرفت های عملی

در این مقاله به طور ساده یک فرآیند پیچیده بررسی شده است.  با توجه به پیشرفت های عملی مشهود در این زمینه به نظر می رسد جزئیات زیادی وجود دارد که شرکت ترجیح میدهد آنها را علنی نکند. این مواد به صورت صفحات کاملا یکنواخت با سایزهای منظم تولید می شوند که قابل رقابت با چرم طبیعی هستند چرا که چرم از یک پوست به پوست دیگر متفاوت است.

مزیت دیگر این مواد آن است که روی آنها اثر کارد، سیم خاردار و علائم رشد وجود ندارد، بنابراین می توانند مانند سایر مواد پلاستیکی مصنوعی به راحتی برش زده شده و دور ریز کمتری داشته باشند. بنا به گفته رئیس بخش عملیاتی شرکت آقای Dave Williamson فرآیند به گونه ای طراحی شده است که افزایش تولید با امکانات صنعتی موجود آسان باشد.

البته این کار نیاز به سرمایه گذاری مناسب دارد. بنا به گفته وی تولید کلاژن در مقیاس بزرگ و انتقال آن به کارخانه های محلی و چرم سازی ها برای فرآیند نهایی و تکمیل امکان پذیر است. یک ویژگی خاص این مواد آن است که بخشهای مختلف یک صفحه می تواند خواص متفاوتی داشته باشد، به عنوان مثال ظاهر و زیر دست به صورت کنترل شده از یک بخش به بخش دیگر تغییر کند.

به صورت تئوری با این روش تولید مواد برای طرح های خاص امکان پذیر است . Dave Wiliamson بیان می کند که از نظر هزینه، مواد جدید قابل رقابت با چرم طبیعی است. وی اضافه می کند که شرکت Modern Meadow در واقع به دنبال جایگزینی کامل برای چرم طبیعی نیست، اما در پی تولید مواد جدیدی است که جایگاه خاص خود را در بازار داشته باشد.

کفش ساخته شده از چنین موادی می تواند مورد علاقه وگان ها، گیاه خوران و آنهایی که مخالف کشتار حیوانات هستند، باشد. همچنین می تواند از سوی تولیدکنندگان کفش با آرزوی طنازانه که «ای کاش می توانستیم گاوهای مربع شکل داشته باشیم» مورد توجه قرار گیرد.

هدف صنایع چرم دلیر جلب رضایت تمام اقشار جامعه از جمله وگان ها می باشد و سعی در بروز رسانی مواد و محصولات هر چه بیشتر خود دارد.

نویسنده: مریم سمسارها
معاون پژوهشکده شیمی و پتروشیمی پژوهشگاه استاندارد

This post is also available in: انگلیسی